在数控车床上加工大导程多头蜗杆

田县城，徐廷康，张红军

(常州市欧凯数控机床有限公司，江苏 常州 213004)

0 引言

近年来由于数控设备的推广运用，普通车床加工，正在逐步被数控车床替代。在数控车床上对于大模数的多头蜗杆的加工就是个难题。因为此类零件螺旋槽加工深度大，切削力大，所以很容易会出现扎刀。解决多头蜗杆车削问题除了解决刀具问题，还要解决编程进刀问题，如何实现左右分层进刀加工的问题。本文结合生产实际，给出了多头大模数蜗杆的粗加工和精加工的工艺和参考程序及加工方法。

1 多头蜗杆加工方法的选择

蜗杆和梯形螺纹具有相同的特点，两者的螺旋槽比较深，但多头蜗杆又具有导程大的特点，所以在选择切削方法上，车削一般小模数三角螺纹的直进法是根本行不通的。车削时刀具的三个刀刃同时参加切削就会出现“闷车”、“扎刀”和打刀的情况。采用斜进法加工是梯形丝杠的常用方法。采用此方法编程较方便，一般采用螺纹固定循环指令G76 即可。蜗杆的齿型角是40°，是个非标的角度，G76 固定循环中没有这个牙型角，如果使用接近的30°加工，在加工过程中，刀具不可避免地三个刃同时会碰到工件。还有切槽法和阶梯法这些都是普车上常用的车削方法。在数控车床上采用左右分层切削法是车削蜗杆的较合理和高效的加工方法。这种方法见图1 所示［1］，刀具在槽的分层上根据刀具刀尖的宽度进行合理布置，用多刀进行加工，去除一个层面的材料，分多层去除螺旋槽内的材料来实现粗车。采用这种方法对于编程要求较高，只能采用变量编程，即宏程序编程。利用改变变量来实现分层多刀自动循环粗加工螺旋槽。

图1 左右分层切削示例

2 蜗杆车刀的选用

蜗杆车刀材料有两种，一种是高速钢车刀，另一种是硬质合金车刀。通常采用高速钢材料的刀具，高速钢车刀材料不耐高温，高于500 ℃温度刀具材料就碳化了，所以这种刀具只能用于低速车削加工，生产效率非常低。但高速钢车刀锋利，切削较平稳，可以获得较高的表面光洁度，所以，蜗杆的精加工常采用高速钢成形车刀。硬质合金车刀可以实现高速车削螺旋槽，前提条件是车刀不能三面同时接触工件。在数控车床上，采用宏程序编程实现了左右分层切削，解决了这个难题，所以就使得在数控车床上采用硬质合金车刀粗车蜗杆成为可能。硬质合金蜗杆车刀可以高速车削螺旋槽，当工件直径、导程越大时，可获得的线速度越高，生产效率明显提高。蜗杆的粗、精加工均可选用蜗杆车刀。但实际生产中，蜗杆粗车采用硬质合金车刀更多些。粗车蜗杆车刀刀尖角要磨小些，如图2 所示，图中Ψ 为蜗杆的螺旋升角。蜗杆车刀的刀尖角(38°)应小于蜗杆的齿形角(40 °)。通常高速钢刀具切削速度可选为30～80 m/min，切削深度ap=0.1～0.15 mm。

图2 硬质合金蜗杆车刀

3 蜗杆加工宏程序的编制

宏程序是指含有变量的子程序［2］。调用宏程序的指令称为“用户宏程序指令”或宏程序调用指令。宏程序的程序本体中含有变量，变量的值是可以通过宏指令来进行赋值和计算的，所以程序执行形状较灵活，可以执行一些有规律变化的动作。蜗杆螺旋槽的分层采用变量控制，每个层内的排刀也是由变量控制，从而实现了规律控制。

3.1 宏程序编制实例

图3 所示为零件蜗杆轴，蜗杆部分尺寸如图所示。

图3 蜗杆轴

蜗杆粗车程序［3］为:

蜗杆精车程序为:

4 结语

实践证明数控车床上车削多头蜗杆是切实可行的，并且运行可靠，生产效率比普通车床提高了3～5 倍，普通车床车削上述多头蜗杆，每天最多生产3 根，而在数控车床上可以每天生产20 根。应用宏程序在数控车床上车削多头蜗杆摆脱了在普通车床上车削蜗杆要求工人有较高的操作技能，解决了数控车床不能车削大导程的蜗杆和丝杠的问题，体现了数控车床的精度高、定位准、实现自动分头等特点。

低速车削，这样可以获得较好的表面粗糙度。对于左旋蜗杆左侧槽面加工粗糙度不如右侧槽面粗糙度的问题，解决方法是精车时左侧槽面采用工件掉头加工。实际生产证明应用宏程序在数控车床上车削多头蜗杆的方法是高效可行的，这种方法值得应用和推广。

［1］许兆丰.车工工艺学［M］.北京:劳动人事出版社，1988.

［2］穆瑞.应用宏程序高速车削梯形螺纹［J］.《机床与液压》.

［3］机械工人切削手册［S］.